矿井震波超前探测技术（MSP）在断层探测中的应用.pdf

2 0 1 7 年第 1 期 童 娃晨 科技 1 3 7 煤矿地质与防治水 矿井震波超前探测技术 MS P在断层探测中的应用 翁新宽 孔纯 晶 陈玉海 山东能源枣庄矿业集团柴里煤矿，山东枣庄2 7 7 5 1 9 摘 要 柴里煤矿 2 3 6 1 4 轨道巷沿断层掘进， 预计断层可能发生摆动或伴有次生小断层，为方便巷道布置和掘进施工， 决定利 用震波超前探测技 术 MS P对轨道巷 附近的构造进行探测 ，并通过钻探验证 ，证 实 了MS P技 术是一种较 为有效 实用的物探技术 。 关键词 MS P超前探 测 断层 钻探 验证 应用 中图分类号P 6 3 1 ． 4 文献标识码B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 J ． i s s n ． 1 0 0 5 2 8 0 1 ． 2 0 1 7 ． 0 1 ． 0 6 1 Ap p l i c a t i o n o f Mi n e s e i s mi c p r e d i c t i o n MS P i n f a u l t d e t e c t i o n We n g Xi n ．- k u a n Ko n g C h u n - j i n g C h e n Y u ．． h a i S h a n d o n g e n e r g y Z a o z h u a n g c o a l mi n i n g g r o u p ， C h a i L i c o a l mi n e ， S h a n d o n g Z a o z h u a n g 2 7 7 5 1 9 Ab s t r a c t 2 3 6 1 4 t r a c k r o a d wa y o f Ch a i l i Co a l M i n e d r i v i n g a l o n g t h e f a u l t ，p r e d i c t t h a t t h e f a u l t o s c i l l a t i o n p h e n o me n o n o r t h e s e c o n d a r y f a u l t s wi l l o c c u q f o r t h e c o n v e n i e n c e o f t h e r o a d wa y l a y o u t a n d t h e t u n n e l i n g c o n s t r u c t i o n ， u s e d t h e a d v a n c e d d e t e c t i o n t e c h n o l o g y s h o c k wa v e MS P t o d e t e c t t h e s t r u c t u r e n e a r r o a d w a y , a n d v e rifi e d b y d r i l l i n g ， wh i c h c o n fi r me d tha t MS P t e c h n o l o g y i s a e ffe c t i v e a n d p r a c t i c a l g e o p h y s i c a l t e c hn o l o g y ． Ke y wo r d s M S P a d v an c e d d e t e c t i o n f a u l t d r i l l i n g v e rifi c a t i o n a p p l i c a t i o n 柴里煤 矿 2 3 6 1 4轨 道巷为沿 3煤层 顶板掘 进，施工过程中煤层顶板淋水较大且岩性较破碎。 根据勘探资料显示， 2 3 6 1 4轨道巷西邻田岗断层， 北为程楼断层，东为设计采煤工作面，南部为二龙 岗和田岗断层交汇处。推测西侧 田岗断层可能发生 摆动或伴有次生小断层，为确保巷道掘进工作的顺 利进行 ，该矿决定采用矿井震波超前探测法 Mi n e S e i s mi c P r e d i c t i o n 进行探测迎头前方的构造发育情 况 ，并进行钻探验证，取得了较好效果。 1 地质概况 2 3 6 1 4轨道巷西邻田岗断层， 北为程楼断层， 东为设计采煤工作面，南部为二龙岗和田岗断层交 汇处。该区属新区开拓 ，为一封闭的独立水文地质 单元体 ，周边断裂构造及伴生次生断层发育。 收稿 日期 2 0 1 6 1 0 1 7 作者简介翁新宽 1 9 7 7 ．，男，毕业于山东科技大学采矿工 程专业，助理工程师。主要负责煤矿安全管理工作。 2 MS P现场探测 2 ． 1 探测钻孔布置 现场需在左帮施工 2 4个放炮孔 P P 和 2 个接收孔 C ，C 。其中放炮孔深 1 ． 5 m，炮孔间 距为 2 m。接收孔深 2 m，孔间距为 5 m。其中，P 炮孔与接收孔 c ， 距离为 1 5 m 可根据现场情况作 出相应调整 。接收孔和炮孔均打在巷道帮上所画 的腰线处 距巷道底板 1 ． 5 m。每个炮孔需要药量 为 6 0 ～ l O O g ，使用最小延时 一段 雷管。设计总 测线为 6 8 m，共采集 1 4 4组数据。MS P现场探测检 波孔及炮孔布置关系图如图 I 所示。 图 1 2 3 6 1 4轨道 巷迎头超 前探 测布置示意图 2 ． 2 数据 处 理 如 图 2 所示建立坐标系，以 C 检波点对应巷 道的中点为坐标原点，x 轴方向为巷道迎头方向，Y 2 0 1 7年第 1 期 童 晨 斜技 1 4 1 块 ，诱发岩石圈深部地幔物质作用，使华北板块发 生整体不均衡的块体式隆升 ，东部隆升幅度大于西 部 。晋北地区地层缺失和地层剥蚀恢复研究也支 持这一演化特征。早中侏罗世残 留地层显示，华北 东部早中侏罗世可能以分散山间盆地形式存在。灵 丘地区缺失早 中侏罗世地层沉积 ，且晚侏罗世后城 组粗碎屑岩成分显示 ，早中侏罗世本区不仅没有接 受沉积而且一直处于隆升剥蚀状态，早二叠世山西 组及以后地层被剥蚀。褶皱的发育和不同地层同时 作为物源表明在晚侏罗世后城组沉积前 ，经历挤压 作用。由于地层 的大量缺失，褶皱构造无法获得年 代学证据 ，因此早中侏罗世的具体构造演化过程不 甚详尽。晚侏罗世后城组沉积特征显示后城组沉积 可能是形成于山前断陷盆地。晚侏罗世末发育逆冲 构造表明本区经历强烈的陆内挤压造山活动。早白 垩世早期形成的造山期后埃达克质火山岩 ，印证了 晚侏罗世末期使地壳加厚的造山活动。早 白垩世 A 型花岗岩和 N W 向正断裂组合标志着拉张环境，这 与华北板块东部拉张环境一致。 【 参考文献 】 [ 1 ] 吴福元 ， 孙德有 ． 中国东部中生代岩浆作用与岩石 圈减薄 [ J ] ． 长春科技大学学报 ， 1 9 9 9 ， 2 9 4 3 1 3 3 1 8 ． [ 2] 翟明国， 朱 日祥 ， 刘建明 ， 等 ． 华北 东部 中生代 构造体制转折的关键时限 [ J ] ．中国科 学 D辑 ， 2 0 0 3 ， 3 3 1 0 9 1 3 - 9 2 0 ． [ 3] 吴智平 ， 侯旭波 ， 李伟 ． 华北 东部地 区中生代盆 地格局及演化过程探讨 [ J ] ． 大地构造与成矿学 ， 2 0 0 7 ， 3 1 4 3 8 5 - 3 9 9 ． [ 4] 常泽光 ， 周瑞 ， 刘燕海 ． 太原西山太原组砂岩特征 及其地质意义 [ J ] ． 科学技术与工程 ， 2 0 1 6 ， 1 2 0 3 2 ． [ 5] 彭兆蒙 ， 彭仕宓 ， 吴智平 ， 等 ． 华北地 区三叠纪盆 地格局及演化分析 [ J ] ． 西安石油大学学报 自然 科学版 ， 2 0 0 9 ， 2 4 2 3 4 3 8 ． [ 6] 刘东娜 ． 大同双纪含煤盆地煤变质作用与沉积一构 造岩浆活动的耦合关系口 ] ． 太原理工大学， 2 0 1 5 ． [ 7] 邵济安 ， 张吉衡 ． 燕山地区早中生代陆壳的改造 兼“F e g 支运动 [ J ] ． 地 学前缘 中国地质大学 北 京 ， 2 0 1 4 ， 2 1 6 ． [ 8] 董树文 ， 张岳桥 ， 龙长兴 ， 等 ． 中国侏 罗纪构造变 革与燕山运动新诠释 [ J ] ． 地质学报 ， 2 0 0 7 ， 8 1 1 1 】 4 4 9 ． 】 4 6 1 ． 上接 第 1 3 8 页 岩性突然变硬 ，钻进速度变慢，冲洗液由黑色变为 灰 白色，变硬长度为 5 m。之后岩性突然变软，出 现塌孔现象，冲洗液变色，变软长度为 4 5 c m。之 后至孔深 2 1 m，冲洗液为黑色，进入煤体钻进。 3 ． 3 钻 探 分析 T 钻孔在 3上煤层 中开孔 ，以 1 0 。仰角钻进进 入顶板 ，顶板为灰 白色砂岩 ，在遇到断层之前 ，将 一 直在此岩性中钻进。若遇到断层时 ，则会 出现岩 性突然变软、钻进速度加快 、冲洗液变色等现象发 生 。 T 在钻进至 1 2 m时钻进速度变快 ，说明裂隙发 育，已接近断层破碎带。钻进至 1 6 m时，岩性突然 变硬 ， 说明在 1 6 m时进入顶板钻进。 在钻进 2 1 m时， 岩性突然变软，出现塌孔现象，说明在 2 1 m处出现 断层迹象。之后冲洗液变黑说明二次进入煤体钻进。 见 图 7 所示 。 3 ． 4 验 证 结果 经过钻孔探测，3 个孔分别在 2 1 m，1 l m，6 m 处塌孔，1 号钻孔塌孔之后继续钻进再次见煤 ，经 分析确定为断层下盘煤 ，并对揭露的上下盘煤层进 行对 比分析，确定该断层落差为 3 m左右。通过对 各个钻孔的塌孔位置进行曲线拟合 ，确定该断层的 延展方 向 见 图 7 所示 。 经钻探分析 ，探测断层位置与本次 MS P超前 探测的 R 异常反射界面位置基本相吻合 ，经分析 确定 R 异常反射界面是 由该断层造成的因岩性发 生变化所致。 图 7 预 测 剖 面示 意 图 4 结论 本文主要论述了矿井震波超前探测在柴里煤矿 的实践和对探测结果钻探验证情况。经过实践证明， 矿井震波超前探测法比较先进、探测较准确 ，具有 推广价值。 【 参考文献 】 [ 1 ] 张建英 ． MS P巷道超前探测技术在新桥煤矿的应 用 [ J ] ． 中州煤炭 ， 2 0 1 1 ， 4 ． [ 2] 郭立全 ． 巷道构造震波超前探测技术及其应用 [ J ] ． 煤炭科学技术 ， 2 0 0 8 ， 1 1 , 3 6 1 1 ．